[发明专利]一种激光强化挤出机螺杆的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光强化挤出机螺杆的方法，属于激光加工技术领域。

背景技术

挤出机螺杆是挤出机的核心部件，主要用于推送和挤压各种成型原料。挤出设备在处理不同硬度、温度或腐蚀性原料时，长时间运行会使螺杆表面出现不同程度的磨损和腐蚀，表面尺寸失去精准度，不能正常匹配料筒进行挤压，从而挤出效率和质量下降。为保证螺杆的耐磨性能，传统螺杆生产技术一般选用高速工具钢基材，并在表面进行强化处理。常见的表面强化技术有电镀，激光淬火，热喷涂，堆焊等。激光熔覆作为一种新的表面技术，在螺杆的表面强化及修复方面有其独特的竞争优势。

激光熔覆技术是一种新兴的表面强化技术，利用这种技术在螺杆螺纹表面添加熔覆材料，并利用高能量密度的激光使其与螺纹基材一起熔化，并快速凝固结晶形成高硬度涂层，从而提升螺杆自身性能。在实际加工过程中，激光熔覆技术在螺杆的受损修复方面已经得到普及，但并未在螺杆的生产制造中得到广泛应用，其关键原因主要是由于激光熔覆粉末材料及激光熔覆工艺问题，大面积激光强化螺杆使熔覆层表面出现断裂，熔覆涂层极易脱落，综合熔覆效率偏低，限制了该技术在螺杆生产领域内的实际应用。因此寻求一种稳定高效的螺杆生产配合激光强化的方法成为了该领域研究人员一直追寻的目标。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种激光强化挤出机螺杆的方法，该方法利用大功率激光器经聚焦镜聚焦后使激光束作用于螺杆螺纹凹槽内，利用旁轴送粉嘴将粉末送至激光焦点处，同时旋转螺杆和移动激光头，保证激光在螺杆螺纹凹槽内进行熔覆。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种激光强化挤出机螺杆的方法，包括以下步骤：1）螺纹表面处理；2）固定挤出机螺杆；3）控制激光光源；4）螺纹凹槽熔覆；5）修复涂层；6）检测；其特征在于：

1）、螺纹表面处理：对挤出机螺杆的螺纹凹槽表面进行除油除锈等处理；

2）、固定挤出机螺杆：挤出机螺杆一端夹在卡盘上，尾端用顶尖顶起，使其固定，用伺服电机带动卡盘旋转，调节卡盘保证挤出机螺杆同心度；

所述的伺服电机为45W，用百分表及表座测量挤出机螺杆同心度。

3）、控制激光光源：激光器为一种光纤传输的固体激光器，利用机械臂控制光源移动，通过旁轴送粉嘴将熔覆层粉末送至激光焦点处即在螺杆螺纹凹槽内做匀速直线运动进行熔覆；

所述的熔覆层粉末采用镍基WC合金粉末，合金粉末掺有40%~60%的强化相颗粒WC，合金硬化层宽度（4~6）mm，厚度为（1.4~1.6）mm，硬度为60~65HRC。

所述的镍基WC合金粉末化学成分为：40%T-Ni60A（w(C)<1.1%、w(Si)<5%、w(B)< 4.5%、w(Cr)<20%、w(Fe)<5%、Ni:bal）+40%~75%WC混合。

4）、螺纹凹槽熔覆：利用伺服电机带动卡盘旋转，由6*2积分镜作用在挤出机螺杆螺纹上，同时使激光光源直线运动，保证整个过程在螺杆螺纹凹槽内进行激光熔覆，激光的功率为1300~1500W，激光熔覆时扫描速度为250~500mm/min、激光焦距为200mm，熔覆层粉末流量为30~60g/min；

5）、修复涂层：激光熔覆完一道后，检查涂层是否达到宽度、厚度要求，如螺纹未达到指定宽度，在螺纹尾端沿与激光扫描垂直的方向调整动机械臂，移动距离为光斑直径的50%~80%，反方向旋转卡盘，同时激光光源向起点方向直线运动；

6）、检测：检测涂层厚度及宽度是否达到要求，如果没有，重复步骤2）—4），直到涂层达到预期要求。

本发明，大大延迟了普通螺杆受损后的修复和更换时间，在提高螺杆性能的前期下延长了螺杆的使用寿命，用激光对其表面强化可以在高效率的条件下获得高质量的硬质合金涂层。

附图说明

图1以为本发明的一种激光强化挤出机螺杆方法的装置示意图。

具体实施方式

实施例1

在挤出机螺杆螺纹表面采用高功率激光熔覆的方法制备镍基碳化钨涂层，该涂层宽度为6mm，厚度为1.5mm。

   本实施例的实施过程如图1所示。

1、采用浓度99%的工业酒精对挤出机螺杆的螺纹凹槽7表面进行擦拭去油。

2、挤出机螺杆4一端夹在卡盘1上，尾端用顶尖2顶起，使其固定，用45W伺服电机3带动卡盘旋转，用百分表及表座调节卡盘，保证螺杆同心度。